JPH08218809A - 蒸気タービンの計測方法とその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上半ノズルを組立後にもロータとの位置関係を
確認できるようにして確実な組立が可能な蒸気タービン
の計測方法を提供すること。 【構成】蒸気タービンロータと、前記ロータの前後方部
の軸部分を支えるケーシング或いは軸受台に設けた軸受
と、前記ロータと所定間隔を介して配置され，二分割さ
れた上下半を組合せたノズルダイヤフラムと、前記上半
のノズルダイヤフラムの上部中央付近に設けた計測用座
と、前記計測用座に配設された計測装置とを備え、前記
測定装置により回転体である前記ロータと静止部である
前記ノズルダイヤフラムとの相対位置を計測することに
より、蒸気タービンビンの上半組立て後のノズルとロー
タの位置関係を知ることができ、これにより設計値との
差異を把握し、それを組立に反映させて信頼性の高い蒸
気タービンを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンの計測方法
とその組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンの静止部であるノ
ズルダイヤフラム（以下ノズルという）は、回転体であ
るロータとの位置関係を、設計された間隙になるように
据付けられる。これは、性能に影響を与えるロータとノ
ズルの間の漏れや運転時の接触を防ぐために重要な管理
項目になっている。特に、半径方向の間隙は１ｍｍ前後
と小さく、性能や運転に与える影響が大きいが、ロータ
を支えている軸受部分の運転中の変化、ロータ自体の回
転中の移動、或いはノズルを支えているケーシングの構
造的或いは熱的変化を予め予測して決められている。

【０００３】しかし、蒸気タービンを構成する個々の部
品の変化を合成して考えると、水平方向の変化よりも上
下方向の変化の方が大きく、上下方向にのみこれらの変
化が考慮されているのが普通である。いずれにせよ、蒸
気タービンの据付組立に当たっては、ノズルの位置をロ
ータの位置に対してどこに持ってくるかということと、
正確にその間隙を計測することが重要である。

【０００４】ここで、図７の蒸気タービンの据付組み立
てフローを参照して説明する。まず、外部ケーシングの
下半を据付け、次に内部ケーシングの下半を据付ける。
ノズルは円形上の構造であるが、水平部分で上・下半に
二分割されている。そこで、ノズルは、まず下半をケー
シングに据付ける。この時、ロータを仮想したピアノ線
をロータの中心に当たる部分に張っておき、このピアノ
線との位置を確認してノズルの下半の位置を決めてい
く。さらに、予め予測した各部分の変化を考慮してその
位置を決めておく。最近はピアノ線に代わりレーザ光線
を用いることもある。ノズルの位置が確認されたらロー
タを据付けてノズルとの間の間隙を確認する。

【０００５】ところで、通常ノズルとロータの間隙のう
ち、左右の水平部分の間隙は、隙間ゲージ等により直接
的に計測されるので正確であり、また左右方向について
は各部品の変形も少ない事から、特に上下方向の変化を
管理する事が重要である。次に、上下方向の隙間のうち
下の部分については次のような方法に拠っている。すな
わち、鉛線を予めノズルの間隙を計ろうとする部分に置
いておき、ロータが据付けられる事によってこの鉛線が
隙間部分を残して潰される。ロータを一旦取り外して鉛
線を取り出し、間隙部分に担当する部分をノギス等を用
いて計測する。このようにしてノズルとロータの間隙が
計測され、この隙間になるようにロータが据付けられ
る。

【０００６】この後、上半分のノズルが組立てられ、ロ
ータはノズルで隠されてしまう。さらに上半の内部ケー
シング、外部ケーシングの組立が続き、ノズルは内包さ
れてしまう。この状態では、最後流の一部を除いてはノ
ズルとロータの半径方向の位置関係を計測する方法がな
くなってしまう。

【０００７】ノズルの位置は、前述のように各部品の変
化を予測して決められているので、その予測が実際の物
と大きく異なる場合には、回転部と静止部が接触する恐
れがあり、ロータに振動が発生しタービンの運転ができ
なくなる恐れがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、ノズルの上半が組立てられた後ではノズルと
ロータの位置関係を確認する場所が限られており、両者
の位置を確実に把握することができなかった。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は上半ノズルを組立後にもロータとの位置
関係を確認できるようにして確実な組立が可能な蒸気タ
ービンの計測方法とその組立方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、蒸気タービンロータと、前記
ロータの前後方部の軸部分を支えるケーシング或いは軸
受台に設けた軸受と、前記ロータと所定間隔を介して配
置され，二分割された上下半を組合せたノズルダイヤフ
ラムと、前記上半のノズルダイヤフラムの上部中央付近
に設けた計測用座と、前記計測用座に配設された計測装
置とを備え、前記測定装置により回転体である前記ロー
タと静止部である前記ノズルダイヤフラムとの相対位置
を計測することを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２は、請求項１記載の蒸気
タービンの計測方法において、前記計測用座に機械的計
測装置を配置して回転体である前記ロータと静止部であ
る前記ノズルダイヤフラムとの相対位置をダイヤルゲー
ジで計測することを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３は、請求項１記載の蒸気
タービンの計測方法において、前記計測用座に電気的計
測装置を配置して回転体である前記ロータと静止部であ
る前記ノズルダイヤフラムとの相対位置を電気信号で計
測することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４は、請求項１記載の蒸気
タービンの計測方法によって計測されたデータと、前記
ロータと前記ノズルダイヤフラムの隙間の設計値とを比
較して、その差が許容値となるように前記ノズルダイヤ
フラムを組み込んでいる内部ケーシングを支える調整用
シムの厚さを変えて蒸気タービンの組立を行うことを特
徴とする。

【００１４】

【作用】蒸気タービン用ロータは、重量物である事から
軸受部分を支点にして撓み、その中央部付近で最大の撓
みを発生する。軸受部分で生じた変位も、軸受から離れ
た中央部分では多少異なった変位になっている。本発明
によると、ロータの中央付近でのノズルとロータの位置
関係を把握するためにノズル上半に計測用の座を設け、
これにより組立て後のノズルとロータの位置関係を計測
できるので、信頼性の高い蒸気タービンを組立てること
ができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例（請求項１，請求項２対
応）の構成図、図２は図１の軸方向の断面図である。こ
れらの図に示すように、通常蒸気タービンの低圧部は、
高圧、中圧部での膨脹により蒸気の比容積が大きくなっ
ていることから、流入してくる蒸気が前後両方に流れる
複流タイプのノズル１が用いられている。この複流タイ
プのノズル中央部分にはスペースがあるので、この部分
に計測用の座３を設けている。また、座３には貫通する
穴４が設けられていて、計測が完了して蒸気がこの穴を
通じて流れないようにするためにプラグの捩じ込みがで
きるようにネジ５が切られている。座３の上面６は正確
に機械加工されており、この面を基準面にしてロータ２
との位置関係を正確に確認できるようになっている。こ
の座３をノズルの製作時に予め溶接等によって取付けて
おくのは容易であり、また加工も困難ではない。座３
は、計測のし易さやアクセスのし易さからノズル１の上
半に設けられている。また上下方向の変化が大きいの
で、この方向の間隙を管理する必要から真上付近に座を
設けている。

【００１６】しかして、中心からこの座３の上面６まで
の距離は正確に機械加工されており、その距離がＡ、ロ
ータ２の加工半径をＢとすれば、座３の上面６からロー
タ２までの距離Ｃは、Ｃ＝（Ａ−Ｂ）で求められ、これ
が図面上の位置関係を示すことになる。これに各部品の
変形や運転中の熱的な変化等を考慮してノズル１とロー
タ２の位置関係の設計値が決められている。

【００１７】機械的計測装置１０は、図３（ｂ）に示す
ように、ロッド１１とダイヤルゲージ１２が主要な構成
部品であり、ダイヤルゲージの探触子１３を伸び切った
状態にしておき、ロッド１１の先端からこの探触子１３
までの距離Ｄを予め計測しておく。ロッド１１は、ロー
タ２とノズル１の距離に応じて変えられるようになって
いるので、種々の長さでも対応できる。

【００１８】図３（ａ）は上記計測装置１０を用いてロ
ータ・ノズル間の距離を計測する方法を説明するための
図である。すなわち、ノズル１のほぼ中央部に設けた座
３の穴４に計測装置１０のロッド１１挿入する。この
時、ロッド１１と穴４との間隙が大きいと、ロッド１１
が傾いて入りロータ・ノズル間の距離を正確に安定して
計測できない恐れがあるので、ロッドと穴の径は比較的
隙間が無いように決められている。そして、ロッド１１
の先端がロータ２に当たるまで計測装置１０を入れてい
き、ダイヤルゲージ１２に示された値θを得る。この値
θと予め計測しておいたロッド１１の先端からこの探触
子１３までの距離を加えて計測座上面からロータまでの
距離が計測される。これにより、ロータ・ノズル間の位
置関係、すなわち間隙が設計した値と比較できる。この
計測は、上半のケーシングが組立てられた後でも、ケー
シングに設けられているマンホールを利用して人が内部
に入り行う事ができる。

【００１９】図４は本発明の他の実施例（請求項３対
応）の構成図である。同図に示すように、このタイプの
ノズル２１の中央部分にはスペースがあるので、この部
分に計測用座２３を設けている。また、座２３には貫通
する穴２４が設けられていて、計測が完了して蒸気がこ
の穴２４を通じて流れないようにするためにプラグの捩
じ込みができるようにネジ２５が切られている。座２３
の上面２６は正確に機械加工されており、この面２６を
基準面にしてロータ２２との位置関係を正確に確認でき
るようになっている。この座２３は、計測のし易さやア
クセスのし易さからノズル２１の上半に設けられてい
る。また上下方向の変化が大きいので、この方向の間隙
を管理する必要から真上付近に座を設けている。

【００２０】ロータ・ノズル間の計測時には、電気的計
測装置２８を取付具２７により座２３に取付けたもので
ある。この座２３の上面に取付けられた計測装置２８の
先端には電気式間隙計測プローブ２９が取付けられてい
て、座の取り付け面からプローブ２９先端までの距離Ｅ
が予め計測されている。プローブ２９はその先端からロ
ータ２２までの距離Ｆを計測して電気信号にして外部に
導かれる。これにより、座２３の取り付け面からロータ
２２までの距離が求められる。この電気式の計測では、
計測の際に人が内部に入っていく必要がなく、また連続
的に計測することが可能である。なお、ケーブルは配管
の内部に通すなどして保護することもできる。

【００２１】図５は本発明の別の実施例（請求項４対
応）、すなわち上記計測装置によって計測された値を用
いて蒸気タービンを組立てるフロー図である。まず、外
部ケーシングの下半を据付け、次に内部ケーシングの下
半を据付ける。ノズルは、まず下半をケーシングに据付
け、ノズルとロータの間隙が所定値になるようにロータ
が据付けられる。上半分のノズルが組立てられ、さらに
上半の内部ケーシングを据え付けてからロータ位置が計
測される。この計測された値は、設計値と比較される。
上半での計測であるので、設計値よりも小さいときはノ
ズルがロータに対して下がり気味と言う事になり、設計
した値より大きいときは逆に上がり気味ということにな
る。この量が、許容の範囲である場合には組立状態が良
好である事が確認された事になる。許容を外れている場
合は、ノズルを組込んでいる内部ケーシング全体を調整
する必要がある。

【００２２】また、図６に示すように、内部ケーシング
７は外部ケーシング８に全体で４か所において調整用の
シム９を介して支持されており、このシム９の厚みを変
えることにより内部ケーシング７、ひいてはノズルの位
置も上下方向に変えられることになる。このシム９の調
整のために内部シーケンス７は、ジャッキ等を用いて僅
かに持ち上げられ、抜き取りを行い調整されたシム９を
入れる。計測された値と設計値からこの調整量を求め、
シム９の厚さを決めることができる。このようにして、
設計されたノズルとロータの位置関係が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来技術では知り得なかった蒸気タービンの上半組立て
後のノズルとロータの位置関係を知ることができ、これ
により設計値との差異を把握し、それを組立に反映させ
て信頼性の高い蒸気タービンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図

【図２】図１の断面図。

【図３】本発明に係わる機械的計測装置による計測を説
明するための図。

【図４】本発明に係わる電気的計測装置による計測を説
明するための図。

【図５】本発明に係わる蒸気タービンの組立方法のフロ
ー図。

【図６】内・外部ケーシングの間にシムを設けた図。

【図７】従来の蒸気タービンの組立方法のフロー図。

【符号の説明】

１，２１…ノズル、２，２２…ロータ、３，２３…座、
４，２４…穴、５，２５…ネジ、６，２６…座の上面、
７…内部ケーシング、８…外部ケーシング、９…シム、
１０…機械的計測装置、１１…ロッド、１２…ダイヤル
ゲージ、１３…探触子、２７…取付具、２８…電気的計
測装置、２９…プローブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンロータと、前記ロータの前
   後方部の軸部分を支えるケーシング或いは軸受台に設け
   た軸受と、前記ロータと所定間隔を介して配置され，二
   分割された上下半を組合せたノズルダイヤフラムと、前
   記上半のノズルダイヤフラムの上部中央付近に設けた計
   測用座と、前記計測用座に配設された計測装置とを備
   え、前記測定装置により回転体である前記ロータと静止
   部である前記ノズルダイヤフラムとの相対位置を計測す
   ることを特徴とする蒸気タービンの計測方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蒸気タービンの計測方法
   において、前記計測用座に機械的計測装置を配置して回
   転体である前記ロータと静止部である前記ノズルダイヤ
   フラムとの相対位置をダイヤルゲージで計測することを
   特徴とする蒸気タービンの計測方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の蒸気タービンの計測方法
   において、前記計測用座に電気的計測装置を配置して回
   転体である前記ロータと静止部である前記ノズルダイヤ
   フラムとの相対位置を電気信号で計測することを特徴と
   する蒸気タービンの計測方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の蒸気タービンの計測方法
   によって計測されたデータと、前記ロータと前記ノズル
   ダイヤフラムの隙間の設計値とを比較して、その差が許
   容値となるように前記ノズルダイヤフラムを組み込んで
   いる内部ケーシングを支える調整用シムの厚さを変えて
   蒸気タービンの組立を行うことを特徴とする蒸気タービ
   ンの組立方法。